Python Decorators Tutorial: 揭秘Python装饰器的奥妙

在Python编程中，装饰器（Decorators）是一个非常强大且灵活的特性，它允许程序员在不修改原有函数或方法代码的情况下，动态地改变其行为。本文将为大家详细介绍Python装饰器的概念、用法以及一些常见的应用场景。

什么是装饰器？

装饰器本质上是一个高阶函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。通过这种方式，装饰器可以“装饰”或“包装”原函数，添加额外的功能而不改变原函数的代码。

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Something is happening before the function is called.")
        func()
        print("Something is happening after the function is called.")
    return wrapper

@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

在这个例子中，say_hello函数被my_decorator装饰，执行say_hello()时，实际上调用的是wrapper函数。

装饰器的基本用法

无参数装饰器：如上例所示，装饰器可以直接应用于函数上。
带参数的装饰器：如果装饰器需要参数，可以再包装一层函数。

def repeat(num_times):
    def decorator_repeat(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(num_times):
                value = func(*args, **kwargs)
            return value
        return wrapper
    return decorator_repeat

@repeat(num_times=3)
def greet(name):
    print(f"Hello {name}")

greet("Alice")

类装饰器：装饰器也可以是类，通过实现__call__方法。

class CountCalls:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
        self.num_calls = 0

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        self.num_calls += 1
        print(f"Call {self.num_calls} of {self.func.__name__!r}")
        return self.func(*args, **kwargs)

@CountCalls
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()
say_hello()

装饰器的应用场景

日志记录：装饰器可以用于记录函数调用的日志信息。
权限验证：在Web开发中，装饰器常用于检查用户是否有权限执行某个操作。
性能监控：通过装饰器可以测量函数执行时间，帮助优化代码。
缓存：装饰器可以实现函数结果的缓存，避免重复计算。
注册：在某些框架中，装饰器用于注册函数或方法，如Flask中的路由注册。

from functools import wraps

def log_execution_time(func):
    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        import time
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f"{func.__name__} took {end - start} seconds to execute.")
        return result
    return wrapper

@log_execution_time
def slow_function():
    import time
    time.sleep(2)
    print("Function executed.")

slow_function()

注意事项

使用装饰器时，务必注意函数的签名和返回值，以免影响原函数的正常使用。
装饰器会改变函数的__name__和__doc__属性，可以使用functools.wraps来保留这些信息。
装饰器的使用应遵循Python的“显式优于隐式”的原则，避免过度使用导致代码难以理解。

通过本文的介绍，希望大家对Python装饰器有了更深入的理解，并能在实际编程中灵活运用。装饰器不仅可以简化代码，还能增强代码的可读性和可维护性，是Python编程中不可或缺的工具。